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研究土木工程設計實踐課程中結構軟件的運用的論文
0 引言。
著眼于城市建設行業對卓越結構工程師實踐創新能力的需求[1]，在本校土木工程專業低年級和高年級本科課程中持續設置設計類實踐課程。一方面，引入結構繪圖軟件（ 如探索者、浩辰CAD） 、結構分析與設計軟件（ SAP2000，PKPM，盈建科） 以及 BIM軟件（ Revit 軟件） ，建立適合本科低年級建筑工程設計實踐的教學框架； 另一方面，以 SAP2000，PKPM 為主要工具，在低年級設計實踐訓練的基礎上，建立本科高年級軟件設計實踐課程框架。
以上在本校建筑工程設計實踐教學環節中所使用的軟件，均為城市建設領域的主流結構軟件，實用性強且易于掌握。本文介紹了用于課程教學結構軟件的功能與特點，以及其在本校土木工程專業建筑工程設計實踐教學中的教學安排、教學內容和教學資源，具有一定借鑒和參考價值。
1 結構軟件簡介。
1。 1 探索者（ TSSD） 軟件。
探索者軟件的主要功能是繪制結構平面圖，包括： 梁、柱、墻、樓梯、雨篷陽臺、承臺、基礎。軟件提供結構繪圖中常用的圖面標注編輯工具，包括： 尺寸、文字、鋼筋、表格、符號、比例變換等多個工具，幾乎覆蓋了所有在圖中可能遇到的問題解決方案，可以大幅度提高工程師的繪圖速度。TSSD 還具有板、梁、柱、基礎、承臺、樓梯的計算功能。
1。 2 浩辰 CAD 結構軟件。
浩辰 CAD 結構軟件可以快速生成復雜的直線和圓弧軸網，可成批布置梁、柱、墻、基礎，并對其平面尺寸、位置、編號等進行編輯，可自動布置樓板正筋、負筋、附加箍筋、附加吊筋，標注配筋值和尺寸，快速繪制樓板配筋圖。該軟件還具有齊備的結構繪圖輔助工具，包括鋼筋、尺寸、文字、表格、符號等結構專業的繪圖工具，能夠對施工圖進行文字、尺寸、標高、標號的標注、編輯、修改。
1。 3 SAP2000 軟件。
SAP2000 軟件是通用結構分析設計軟件，在我國工程界得到了廣泛的應用，主要適用于比較復雜的結構，如橋梁，體育場，大壩，海洋平臺，工業建筑，發電站，輸電塔，高層建筑。SAP2000 具有強大的功能，如建模功能（ 二維模型、三維模型等） 、編輯功能（ 增加模型、增減單元、復制與刪除等） 、分析功能（ 時程分析、動力反應分析、push—over 分析等） 、荷載功能（ 節點荷載、桿件荷載、板荷載、溫度荷載等） 以及設計功能等。上述功能的實現均是在同一個可視化界面中實現的，用戶界面十分友好。
1。 4 PKPM 軟件。
PKPM 軟件擁有先進的結構分析軟件包，容納了國內最流行的各種計算方法，如平面桿系、矩形及異形樓板、墻、板的三維殼元及薄壁桿系、梁板樓梯及異形樓梯、各類基礎、砌體及底框抗震、鋼結構、預應力混凝土結構分析、建筑抗震鑒定加固設計等。全部結構計算模塊能夠反映我國規范要求的荷載效應組合，設計表達式，抗震設計的各項要求。
1。 5 盈建科（ YJK） 軟件。
盈建科軟件是多、高層建筑結構空間有限元計算分析與設計軟件，采用人機交互方式引導用戶逐層布置結構構件并輸入荷載，通過樓層組裝完成模型的建立。結構計算采用空間桿單元模擬梁、柱及支撐等桿系構件，采用在殼元基礎上凝聚而成的墻元模擬剪力墻，對于樓板提供剛性板和各種類型的彈性板計算模型，能夠自動完成荷載效應組合、考慮抗震要求的調整、構件設計及驗算等。
1。 6 Revit 結構軟件。
Revit 是我國建筑業 BIM 體系中使用最廣泛的軟件之一。Revit 結構是一款功能強大的工具，能創建鋼結構和混凝土結構設計。使用鋼結構模塊，利用 Revit 結構軟件提供的建筑信息模型創建模型，可快捷生成鋼結構施工圖，使用框架模塊創建動態模型和高質量的混凝土結構施工圖。
2 教學框架與教學內容。
本校在土木工程專業二年級第二學期開設了“土木工程專業實踐”課程，在建筑工程方向主要安排基于平面整體表示法的軟件繪圖和基于簡單結構分析的軟件計算。“土木工程專業實踐”課程的教學內容如表 1 所示。考慮到學生已經學習了“土木工程制圖”“結構力學”等先修課程，而尚未學習“鋼筋混凝土結構”“鋼結構”“工程結構抗震設計”和“結構動力學”等課程，故將實踐教學集中在設計行業常用的探索者（ TSSD） 結構繪圖軟件和SAP2000 結構分析軟件，通過鋼筋混凝土結構梁、柱、墻配筋施工圖訓練、靜定梁、靜定剛架及靜定平面桁架內力計算訓練，使學生初步掌握繪制結構施工圖及簡單構件靜力分析的基本操作。同時，對于其他業界使用較多的結構繪圖、結構分析與設計軟件，則以簡介和概述的形式使得學生對其有初步的了解。
隨著學生課程學習的逐步深入，本校在完成“鋼筋混凝土結構”“鋼結構”“工程結構抗震設計”以及“結構動力學”課程教學的基礎上，于本科四年級第一學期開設了“土木工程設計軟件應用”課程，在建筑工程方向設計實踐中主要講授 SAP2000，PKPM在建筑結構分析和設計中的應用，包括： 結構建模、結構模態分析、結構抗震分析與設計及結構非線性分析。“土木工程設計軟件應用”課程的教學內容如表 2 所示。教學過程中，通過超靜定剛架和排架結構分析、超靜定桁架和組合結構分析、單質點和多質點體系模態分析、地震作用時程分析和反應譜分析、鋼筋混凝土框架結構施工圖設計的講授和訓練，使學生能夠掌握結構高級分析技術的一些常用命令、操作步驟以及結構分析結果背后蘊含的結構設計概念，同時能夠較為全面地認識建筑結構設計的整個流程，從而為畢業設計乃至畢業后的工作奠定了軟件計算分析基礎。
3 教學資源。
“土木工程專業實踐”和“土木工程設計軟件應用”兩門課程的主講教師從事教學、工程設計和工程實踐十多年，是“鋼筋混凝土結構”“鋼結構”“工程結構抗震設計”“高層建筑結構”等課程的主講教師，積累了豐富的實踐教學經驗和工程經驗。教學過程中，除了介紹結構軟件基本理論外，還采用大量例題進行上機訓練，所選用例題的原型均選自于建筑結構施工圖設計示例[2]、結構力學教材[3]、土木工程常用軟件應用教材[4，5]
并進行了相應的改寫，以求滿足課程教學的需要。同時，主講教師聯合與國內主流工程設計軟件高技術企業工程師，借助于結構軟件（ 如 Revit 結構軟件、盈建科軟件） 的應用講座和演示觀摩多個環節，促進學生和工程設計行業專業人員的交流和溝通。
4 結語。
當前工程界使用的結構繪圖和分析軟件較多，本校從中選擇了適合本科階段建筑工程設計實踐課程的結構軟件，將其納入到培養學生工程能力的實踐課程中，通過校企聯合使得學生在校學習期間，能夠充分開展基于大型結構軟件的實踐環節訓練，從而為學生畢業后進入城市建設奠定良好的技術基礎。
參考文獻：
[1] 陳長冰，胡曉軍，夏 勇，等。 卓越工程師計劃中核心能力的培養探討———以土木工程專業為例[J]。 廊坊師范學院學報（ 自然科學版） ，2011，11（ 6） ：111—115。
[2] 中國建筑西北設計研究院有限公司。 建筑結構施工圖設計示例[M]。 北京： 中國建筑工業出版社，2012。
[3] 龍馭球，包世華。 結構力學教程[M]。 第 3 版。 北京： 高等教育出版社，2012。
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